本文選題：單層石墨烯 + 多層石墨烯��； 參考：《西安電子科技大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：隨著近年來(lái)集成電路的不斷發(fā)展,集成電路互連線的問(wèn)題日益凸顯,而當(dāng)超大規(guī)模集成電路的工藝技術(shù)進(jìn)入納米級(jí)別(100nm)時(shí),互連線的問(wèn)題將成為更為嚴(yán)重的問(wèn)題,如散熱問(wèn)題、金屬電阻率的增加、可靠性問(wèn)題等。國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)藍(lán)圖預(yù)測(cè),隨著集成電路特征尺寸的不斷減小,銅互連線中電子的表面散射和晶格振動(dòng)散射將加劇,這會(huì)導(dǎo)致銅互連線的電阻率急劇增加,進(jìn)而使信號(hào)的完整性受到嚴(yán)重影響。由于在信號(hào)完整性方面,互連線的問(wèn)題相比于門的問(wèn)題所占比重越來(lái)越大,因此研究互連線間的串?dāng)_也就顯得尤其重要。碳納米材料中的碳納米管和石墨烯由于具有優(yōu)良的電學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)特性,一直都被認(rèn)為是很有潛力的互連材料。由于石墨烯在水平方向可控性好,而且同尺寸下導(dǎo)電溝道數(shù)目要高于碳納米管,所以石墨烯在應(yīng)用于互連領(lǐng)域或許會(huì)比碳納米管更具優(yōu)勢(shì)。本文利用量子電子理論相關(guān)知識(shí),結(jié)合石墨烯的能帶結(jié)構(gòu),對(duì)單層石墨烯的參數(shù)進(jìn)行了等效提取,并建立了等效單導(dǎo)體模型,進(jìn)而又得到了考慮了互連線間耦合的等效電路模型,在此基礎(chǔ)上對(duì)三根單層石墨烯間的串?dāng)_進(jìn)行研究,得到了串?dāng)_和相關(guān)參數(shù)之間的關(guān)系。另外,本文根據(jù)單層石墨烯的相關(guān)結(jié)論進(jìn)一步提取了多層石墨烯的等效電路參數(shù),等效電路參數(shù)的提取過(guò)程考慮了各層間的耦合作用。之后,本文采用ITRS2013的參數(shù),利用互連線模型研究了多層石墨烯互連線在21nm和14nm節(jié)點(diǎn)下串?dāng)_對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊�。通過(guò)仿真,多層石墨烯用作全局層互連線時(shí)比用作局部層互連線時(shí),串?dāng)_會(huì)更弱一些,并且14nm和21nm工藝中相鄰多層石墨烯互連線間的串?dāng)_不會(huì)對(duì)信號(hào)傳輸造成誤判影響,互連線的信號(hào)輸出能保證較好的完整性。本文分析了石墨烯在未來(lái)集成電路互連領(lǐng)域中的應(yīng)用,提出的等效電路模型和討論的結(jié)果對(duì)于將來(lái)石墨烯互連線的理論分析具有參考意義,而且對(duì)于將來(lái)石墨烯的制備工藝也具有指導(dǎo)價(jià)值。
[Abstract]:With the continuous development of integrated circuits in recent years, the problem of integrated circuit interconnection has become increasingly prominent. However, when the process technology of VLSI enters the nanometer level of 100nm), the interconnection problem will become a more serious problem, such as heat dissipation. Increases in electrical resistivity of metals, reliability problems, etc. The international semiconductor blueprint predicts that the surface scattering of electrons and the lattice vibration scattering in copper interconnects will increase with the decreasing of IC characteristic size, which will lead to a sharp increase in the resistivity of copper interconnects. Furthermore, the integrity of the signal is seriously affected. Because the problem of interconnect is more and more important than the problem of gate in signal integrity, it is very important to study the crosstalk between interconnects. Carbon nanotubes (CNTs) and graphene (graphene) have been considered as potential interconnection materials for their excellent electrical, thermal and mechanical properties. Because graphene has good controllability in horizontal direction and the number of conducting channels is higher than that of carbon nanotubes at the same size, graphene may be more advantageous than carbon nanotubes in the field of interconnection. In this paper, the parameters of graphene monolayer are extracted by using the knowledge of quantum electron theory and the energy band structure of graphene, and an equivalent single conductor model is established. Then the equivalent circuit model considering the coupling between interconnects is obtained. The crosstalk between three monolayer graphene is studied and the relationship between crosstalk and related parameters is obtained. In addition, the equivalent circuit parameters of the multilayer graphene are further extracted according to the conclusions of the monolayer graphene, and the coupling between the layers is considered in the extraction process of the equivalent circuit parameters. Then, using the parameters of ITRS2013, the influence of crosstalk on signal transmission under 21nm and 14nm nodes is studied by using the interconnect line model. By simulation, the crosstalk is weaker when multilayer graphene is used as global layer interconnection line than as local layer interconnection line, and the crosstalk between adjacent multilayer graphene interconnect lines in 14nm and 21nm process will not cause misjudgment to signal transmission. The interconnect signal output can guarantee better integrity. In this paper, the application of graphene in the field of integrated circuit interconnection in the future is analyzed. The equivalent circuit model and the results discussed are of reference significance for the theoretical analysis of graphene interconnects in the future. It is also valuable for the preparation of graphene in the future.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN405.97;O613.71

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本文編號(hào)：2017566